DE4022471A1

DE4022471A1 - Verfahren zum erhoehen der fahrstabilitaet eines strassenfahrzeugs

Info

Publication number: DE4022471A1
Application number: DE4022471A
Authority: DE
Inventors: Klemens Roesch; Alexander Kolbe
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1990-07-14
Filing date: 1990-07-14
Publication date: 1992-01-16
Also published as: EP0541577A1; WO1992001591A1; US5322356A; DE59102864D1; JPH05507895A; EP0541577B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schal tungsanordnung zum Erhöhen oder Erhalten der Fahrstabilität eines Straßenfahrzeugs durch Regelung des Antriebsschlupfes mit Hilfe eines Bremseneingriffsystems.

Es ist bereits bekannt, zur Verbesserung des Anfahrverhal tens und des Vortriebs eines Straßenfahrzeuges Vorrichtungen in dem Fahrzeug zu installieren, die das Durchdrehen der An triebsräder oder zu hohen Antriebsschlupf verhindern. Solche Durchdrehtendenzen treten auf, sobald das Antriebsmoment des Fahrzeugmotors größer wird als das über die Räder auf die Straße übertragbare Moment.

Mit steigendem Antriebsschlupf nimmt nicht nur das auf die Straße übertragbare Moment in Fahrtrichtung - nach Über schreiten eines Maximums - wieder ab, sondern die Seitenfüh rungskraft der Räder sinkt auf einen relativ sehr geringen Wert. Bei Fahrzeugen mit Vorderradantrieb wird dadurch die Lenkbarkeit und das Fahrverhalten in der Kurve beeinträch tigt, während bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb bei zu ge ringer Seitenführungskraft sogar eine Schleudergefahr be steht.

Zur Regelung des Vortriebs bzw. des Antriebsschlupfes ist es aus der DE-OS 36 24 722, die hier als Beispiel für zahlrei che Schriften über Systeme dieser Art zitiert ist, bekannt, das zum Durchdrehen neigende Antriebsrad durch Bremsenein griff zu stabilisieren. Mit Rücksicht auf die Temperatur bzw. Belastbarkeit der Bremse ist die Zeitdauer, in der das Überschußmoment der Antriebsachse durch die Bremse kompen siert werden darf, sehr begrenzt. Aus diesem Grund wird bei anderen bekannten Antriebsschlupfregelsystemen, z. B. bei den in der DE-OS 38 09 101 beschriebenen, der Bremseneingriff mit einem Motoreingriff kombiniert. Dies bedeutet allerdings einen erheblich höheren Aufwand.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein aus schließlich auf Bremseneingriff beruhendes Verfahren zur Re gelung des Antriebsschlupfes zu entwickeln, das zeitlich (nahezu) unbegrenzt, d. h. nicht nur mit Rücksicht auf die Bremsenbelastung für eine kurze Zeitspanne, in Funktion sein darf und das keine Änderung des gewohnten Fahrverhaltens hervorruft.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst werden kann, dessen Beson derheit darin besteht, daß das momentan den höheren Reibbei wert aufweisende Rad (HM-Rad) einer angetriebenen Achse er mittelt wird sowie daß das Drehverhalten dieses Rades über wacht und durch Bremseneingriff stabilisiert wird, sobald der Antriebsschlupf dieses Rades einen Grenzwert überschrei tet.

Während bisher durch die Antriebsschlupfregelung vor allem das entlastete, den geringeren Reibbeiwert aufweisende Rad der Antriebsachse durch Bremseneingriff stabilisiert wurde, beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß es ausreichend und von Nutzen ist, in jeder Situation bzw. in jedem Fahrzu stand dafür Sorge zu tragen, daß das auf dem hohen Reibbei wert angetriebene Rad stabil bleibt. Antriebsschlupftenden zen an diesem HM-Rad werden durch Bremseneingriff abgefan gen, so daß dieses Rad die Seitenführungskraft behält. Das Verhalten des entlasteten Rades (LM-Rades) ist in dieser Si tuation von untergeordneter Bedeutung; sobald das erfin dungsgemäße Verfahren in Funktion tritt, wird ein weiterer Druckaufbau an diesem LM-Rad verhindert und evtl. vorhande ner Bremsdruck abgebaut.

Wichtig ist die jederzeitige, korrekte Erkennung des die hö here Seitenführungskraft aufweisenden Rades. Eine vorteil hafte Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht darin, daß dieses Rad durch Auswerten von Meßwerten und Kriterien, die das Drehverhalten der angetriebenen Räder wiedergeben, z. B. durch die zeitliche Reihenfolge des Insta bilwerdens der beiden Räder einer angetriebene Achse, durch Vergleich des (gefilterten) Antriebsschlupfes dieser beiden Räder oder auf ähnliche Weise, bestimmt wird. Wurde vor Ein setzen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf herkömmliche Weise der Antriebsschlupf durch Bremseneinsteuerung in das geringer belastete Rad gesteuert (diese Art der Regelung wird hier zur Unterscheidung von dem erfindungsgemäßen Ver fahren als "Vortriebsregelung" bezeichnet), ist das die größere Seitenführungskraft aufweisende Rad durch Vergleich des mittleren Bremsdruckniveaus in den Radbremsen der beiden angetriebenen Räder während dieser Vortriebsregelung erkenn bar.

Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß diese im we sentlichen aus Schaltkreisen zur Erkennung des momentan den höheren Reibbeiwert aufweisenden Rades sowie aus Schaltkrei sen zum Überwachen dieses Rades und zur Steuerung des Brem seneingriffs beim Instabilwerden des die größere Seitenfüh rungskraft erzeugenden Rades besteht. Es hat sich als beson ders vorteilhaft erwiesen, die erfindungsgemäße Schaltungs anordnung als Zusatz zu einer Schaltungsanordnung zur Vor triebsregelung durch Bremseneingriff auszubilden und dafür Sorge zu tragen, daß die Schaltung in Funktion tritt, sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorgegebene Geschwindig keitsschwelle überschreitet oder sobald vorgegebene Krite rien, die eine übermäßige Belastung der Radbremse oder ande rer Fahrzeugkomponenten anzeigen, erfüllt sind. Die Ge schwindigkeitsschwelle ist zweckmäßig auf einen Wert zwi schen 20 und 50 km/h, z. B. auf 25 km/h festgelegt. Beim Ein setzen der von dem Drehverhalten des HM-Rades abhängigen Re gelung, der sogen. "Stabilitätsregelung" (Stabilitätskon trolle "SK"), wird zweckmäßigerweise bei dieser Kombination von Vortriebs- und Stabilitätsregelung die Vortriebsregelung abgeschaltet.

Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung tritt die von dem HM-Rad abhängige Regelung anstelle der Vortriebsre gelung in Funktion, sobald die Bremsentemperatur oder ein durch Messung der die Bremstemperatur bestimmenden Vorgänge gewonnener Näherungswert für die Bremsentemperatur (Tempera turmodell) einen Grenzwert überschreitet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausfüh rungsbeispiels anhand der beigefügten Darstellungen hervor.

Es zeigen

Fig. 1-3 in Diagrammen das Drehverhalten (v_Rad) der beiden Räder einer angetriebenen Achse, die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit (v_Ref) und den Bremsdruckverlauf (p) in verschiedenen, für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wichtigen Situationen und

Fig. 4 im Ablaufdiagramm eine Ausführungsart der er findungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Die Diagramme in den Fig. 1-3 dienen zur Veranschaulichung der Regelunsvorgänge bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß die Fahr stabilität eines angetriebenen Fahrzeugs in jedem Fahrzu stand allein durch Bremseneingriff gewährleistet werden kann, wenn die Regelung derart ausgelegt ist, daß zumindest das HM-Rad, d. h. das auf dem höheren Reibbeiwert laufende Rad bzw. der Antriebsschlupf dieses Rades in einem Bereich gehalten wird, in dem dieses Rad eine hohe Seitenführungs kraft ausüben kann. Der Antriebsschlupf dieses HM-Rades muß also durch den Bremseneingriff auf einem geringen Wert ge halten werden. Das zweite Rad der angetriebenen Achse darf in dieser Situation hohen Antriebsschlupf aufweisen, ohne daß dadurch die Fahrstabilität gefährdet würde. Die Fahrsta bilität bleibt auch dann erhalten, wenn das auf dem niedri gen Reibbeiwert laufende Rad hohen Antriebsschlupf zeigt oder durchdreht und folglich nur noch minimale Seitenfüh rungskraft aufnehmen kann.

Fig. 1 zeigt das Drehverhalten der beiden angetriebenen Vor derräder und den Verlauf des eingesteuerten Bremsdruckes in einer solchen Situation. Die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Fahrzeugsreferenzgeschwindigkeit v_Ref steigt kontinu ierlich an. Das linke Vorderrad ist hier das LM-Rad, weil es einen vergleichsweise geringen Reibbeiwert (Low Mü) auf weist. Aus dem dargestellten Geschwindigkeitsverlauf v_RadL ist erkennbar, daß dieses Rad zum Durchdrehen neigt bzw. ho hen Antriebsschlupf aufweist und folglich nur noch geringe Seitenführungskraft ausüben kann. Das rechte Vorderrad, des sen Geschwindigkeit die Kurve v_RadR zeigt, ist in diesem Fall das HM-Rad. Antriebsschlupftendenzen des HM-Rades wer den durch Einsteuerung von Bremsdruck p_R in die Radbremse dieses Rades abgefangen, so daß dieses Rad stabil bleibt, stets nur geringen Antriebsschlupf aufweist und folglich die gewünschte hohe Seitenführungskraft ausüben kann. Die Rad bremse des linken, durchdrehenden Vorderrades bleibt druck los (p_L ist praktisch Null); zu Beginn des dargestellten Vorgangs evtl. im linken Rad vorhandener Bremsdruck, der auf eine vorangegangene übliche Vortriebsregelung zurückgehen könnte, würde bei Einsetzen der erfindungsgemäßen Regelung abgebaut werden.

Wichtig für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens ist die zuverlässige Erkennung und Selektion des HM-Ra des. Hierfür sind je nach Situation mehrere Kriterien geeig net. Fig. 2 bezieht sich auf eine Situation, in der durch Ermittlung des Antriebsschlupfes eine einwandfreie Erkennung des HM-Rades möglich ist. Zum Zeitpunkt t₁ übersteigt der Antriebbschlupf am linken Vorderrad eine Schlupfschwelle λ_O, während die Geschwindigkeit v_RadR des rechten Vorderra des über die gesamte dargestellte Zeitspanne nur geringför mig von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Fahrzeugreferenzge schwindigkeit v_Ref abweicht. Das rechte Vorderrad ist folglich das HM-Rad, das erforderlichenfalls durch Brems druckeinsteuerung - in der dargestellten Zeitspanne ist dies nicht notwendig - zum Erhalt der Seitenführungskraft stabi lisiert werden müßte.

Fig. 3 bezieht sich auf eine Situation, in der zunächst durch eine übliche Vortriebsregelung der Vortrieb bzw. das Anfahrverhalten eines Fahrzeugs verbessert wird. Im Rahmen dieser Vortriebsregelung wird durch Bremseneingriff das Laufverhalten der beiden Antriebsräder stabilisiert. Sobald ein zu hoher Antriebsschlupf auftritt, wird die Bremse akti viert. Zu hoher Antriebsschlupf tritt natürlich zuerst an dem entlasteten oder dem geringeren Reibbeiwert aufweisenden Rad (LM-Rad) auf. Sodann kann auch das zweite Rad instabil werden, so daß auch dieses abgebremst werden muß. Der Brem seneingriff bei einer solchen Vortriebsregelung ist jedoch nur für eine kurze Zeitspanne zulässig, weil sonst die Brem se überhitzt würde. Durch Motoreingriff, d. h. Reduzieren des Antriebsmomentes, oder durch Abschalten der auf dem Bremsen eingriff beruhenden Vortriebsregelung bei Erreichen der Bremsen-Belastungsgrenze muß die Bremsanlage geschützt wer den. Im vorliegenden Fall wird anstelle der Abschaltung der Vortriebsregelung auf eine Arbeitsweise gemäß der Erfindung, auf eine sogen. Stabilitäs-Regelung (SK-Mode), umgeschaltet. Zur Erkennung des HM-Rades als Voraussetzung zur Umschaltung auf diese SK-Regelung wird bei einer laufenden Vortriebsre gelung das mittlere Druckniveau der beiden Räder der ange triebenen Achse verglichen. Das Rad, das das niedrigste mittlere Druckniveau besitzt, wird als HM-Rad erkannt. Zum Zeitpunkt t₂ während des Regelvorganges nach Fig. 3 hätte das linke Vorderrad, wie die Druckverlaufskurven p_L und p_R zeigen, das höhere Druckniveau, zum Zeitpunkt t₃ wäre das Druckniveau p_R größer als das Druckniveau p_L.

Innerhalb einer laufenden Stabilitätsregelung gemäß der Er findung ist es nicht möglich, anhand der Druckniveaus das HM-Rad zu identifizieren. In dieser Situation wird durch Vergleich des (gefilterten) Schlupfes der beiden Antriebsrä der die Erkennung des HM-Rades durchgeführt. Das Rad, das den geringsten Antriebsschlupf besitzt, ist in diesem Fall das HM-Rad.

Das HM-Rad soll grundsätzlich stabil gehalten werden. Dies gilt gleichermaßen für den Bereich reiner Vortriebsregelung, bei der beim Auftreten eines instabilen Antriebsrades sofort Druck eingesteuert wird, als auch nach Umschaltung auf die erfindungsgemäße Stabilitätsregelung. Das HM-Rad wird, falls erforderlich, durch Bremseneingriff stabilisiert. Während der Stabilitätsregelung ist es nicht erforderlich, permanent Bremsdruck am HM-Rad aufzubauen, nämlich dann nicht, wenn

a) nach der Schlupferkennung am LM-Rad noch kein Schlupf am HM-Rad erkannt wird und wenn
b) sich das HM-Rad nach einem Bremseneingriff von selbst wieder stabil hält.

In den vorgenannten Fällen wird zwar das HM-Rad weiter überwacht, es ist aber keine Druckmodulation zur Auf rechterhaltung des stabilen Laufes dieses Rades notwen dig.

Während der reinen Vortriebsregelung gelten sowohl für das HM-Rad als auch für das LM-Rad die gleichen Regelkriterien.

Fig. 4 zeigt in Form eines Ablaufdiagramms das Verhalten ei ner Schaltungsanordnung nach der Erfindung während einer be stimmten Situation. Es ist folgender Ablauf erkennbar:

Das Symbol 1 markiert den Start des hier erläuterten Pro grammablaufs (SK-Mode). Wird das Vorhandensein von Antriebs schlupf in der Verzweigung 2 bejaht und gilt dies für das HM-Rad (Verzweigung 3) wird in der Stufe 4 eine Bremsdruck einsteuerung zur Stabilisierung des HM-Rades ausgelöst.

Außerdem wird festgestellt, was die Verzweigung 5 symboli siert, ob der Bremsdruck p in der Radbremse des HM-Rades un ter einem vorgegebenen Schwellwert p_sch liegt. Ist dies nicht der Fall, wird der Druck zunächst konstant gehalten (Stufe 6). In jedem Fall folgt ein Vergleich des Schlupfes beider angetriebenen Räder (Stufe 7). Der Antriebsschlupf des HM-Rades muß während der Initialisierung der Stabili tätsregelung (SK-Mode) aus den zuvor erläuterten physikali schen Gründen kleiner sein als der Schlupf des zweiten ange triebenen Rades, das ja auf niedrigerem Reibbeiwert läuft. Zeigt es sich (Verzweigung 7), daß der Schlupf des HM-Rades momentan größer ist als der Antriebsschlupf des zweiten Ra des, liegt eine Fehlinterpretation vor. Die Regelung muß, symbolisiert durch die Stufe 8, umlernen. Das andere Rad ist in Wirklichkeit das HM-Rad. Folglich wird im Anschluß an den Vorgang 8 die Schlupfüberwachung 9 an das nun, d. h. nach dem Umlernen, als HM-Rad erkannte Antriebsrad angelegt. Gleich zeitig wird durch die Stufe 10 der Bremsdruckabbau an dem zweiten Antriebsrad, das nun als LM-Rad identifiziert wurde, in die Wege geleitet.

Dieser Programmablauf wiederholt sich in jedem Loop.

Die Erfindung offenbart also ein Verfahren, mit dem auf ein fache Weise, nämlich allein mit Hilfe der Bremse - unter Verzicht auf einen Motoreingriff - die Fahrstabilität eines Fahrzeugs während eines Traktionsvorgangs erhöht bzw. der Erhalt der Fahrstabilität sichergestellt wird. Als Ergänzung eines Vortriebs- oder Anfahrschlupfregelungssystems, das auf Bremseneingriff beruht, wird der Bereich, in dem eine solche Regelung eingesetzt werden kann, wesentlich erweitert. Das erforderliche Abschalten der herkömmlichen Systeme zum Ver meiden der Bremsenüberlastung und die damit verbundenen Nachteile werden folglich durch die Erfindung überwunden.

Claims

1. Verfahren zum Erhöhen oder Erhalten der Fahrstabilität eines Straßenfahrzeugs durch Regelung des Antriebs schlupfes mit Hilfe eines Bremseneingriffssystems, da durch gekennzeichnet, daß das momentan den höheren Reibbeiwert aufweisende Rad (HM-Rad) einer angetriebenen Achse ermittelt wird sowie daß das Dreh verhalten dieses Rades überwacht und durch Bremsenein griff stabilisiert wird, sobald der Antriebsschlupf die ses Rades einen Grenzwert überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das den höheren Reibbeiwert auf weisende Rad (HM-Rad) durch Auswerten von Meßwerten und Kriterien, die das Drehverhalten der angetriebenen Räder wiedergeben, z. B. durch die zeitliche Reihenfolge des Instabilwerdens der beiden Räder einer angetriebenen Achse, durch Vergleich des Antriebsschlupfes dieser bei den Räder oder dergl., bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß nach dem Einsetzen des Bremsenein griffs an dem den höheren Reibbeiwert aufweisenden Rad (HM-Rad) eine Bremsdruckeinsteuerung in die Radbremse des zweiten Rades dieser Achse verhindert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß nach dem Einsetzen des Bremsenein griffs an dem den höheren Reibbeiwert aufweisenden Rad (HM-Rad) ein in der Radbremse des zweiten Rades dieser Achse vorhandener Bremsdruck konstantgehalten oder abge baut wird.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch ge kennzeichnet, daß diese im wesentlichen aus Schaltkreisen zum Erkennen des momentan den höheren Reibbeiwert aufweisenden Rades (HM-Rades) sowie aus Schaltkreisen zum Überwachen dieses Rades und zur Steue rung des Bremseneingriffs beim Instabilwerden dieses Ra des besteht.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß diese als Zusatz zu einer Schaltungsanordnung zur Vortriebsregelung durch Bremsen eingriff, die bereits beim Instabilwerden eines ange triebenen Rades einsetzt, ausgebildet ist und in Funk tion tritt, sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit eine vor gegebene Geschwindigkeitsschwelle überschreitet oder so bald vorgegebene Kriterien, die eine übermäßige Bela stung der Radbremsen oder anderer Fahrzeugkomponenten anzeigen, erfüllt sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Geschwindigkeits schwelle auf einen Wert zwischen 20 und 50 km/h festge legt ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das den höheren Reib beiwert aufweisende Rad (HM-Rad) durch Vergleich des mittleren Bremsdruckniveaus in den Radbremsen der beiden Räder einer angetriebenen Achse während einer Vortriebs regelung erkennbar ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprü che 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einsetzen der von dem Drehverhalten des den höheren Reibbeiwert aufweisenden Rades (HM-Rades) abhängigen Re gelung (SK-Mode) die Vortriebsregelung abschaltbar ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprü che 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Rad (HM-Rad), das den höheren Reibbeiwert aufweist, abhängige Regelung (SK-Mode) anstelle der Vor triebsregelung in Funktion tritt, sobald die Bremsentem peratur oder ein durch Messung der die Bremsentemperatur bestimmenden Vorgänge gewonnener Näherungswert (Tempera turmodell) einen Grenzwert überschreiten.